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如图6-6所示,以O点为圆心,r为半径的圆形空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场,一带电粒子从A点正对O点以速度v0垂直于磁场射入,从C射出,∠AOC=120°,则该粒子在磁场中运动的时间是多少?

图6-6

解析:本题速度偏向角已知,欲求运动时间,只要求出周期即可,但B未知,还需联立半径R求解,故应先画轨迹,明确圆心、半径大小,借助几何关系求解.

解:粒子在磁场中运动的轨迹是从A到C的圆弧,作AO和CO的垂线,相交于O′点, O′点即为粒子做圆周运动的圆心位置.

因为∠AO′C=∠AOC=60°

所以t=T

设运动半径为R′,由几何知识得R′=rcot30°=r

因为

所以T==

t=.

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如图6 – 14所示,在x轴上方有磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场.X轴下方有磁感应强度大小为B/2,方向垂直纸面向外的匀强磁场.一质量为m、电量为– q的带电粒子(不计重力),从x轴上的O点以速度v0垂直x轴向上射出.求:

(1)射出之后经多长时间粒子第二次到达x轴,粒子第二次到达x轴时离O点的距离是多少?

(2)若粒子能经过在x轴距O点为L的某点,试求粒子到该点所用的时间(用Lv0表达).

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如图6-17所示,直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场.正、负电子同时从同一点O以与MN成30?°?角的同样速度v射入磁场(电子质量为m,电荷量为e),求:

图6-17

(1)它们从磁场中射出时相距多远?

(2)射出的时间差是多少?

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如图1-6所示,摆长为L的单摆,当摆球由A经平衡位置O向右运动的瞬间,另一小球B以速度v同时通过平衡位置向右运动,B与水平面无摩擦,与竖直墙壁碰撞无能量损失.问OC间距离x满足什么条件,才能使B返回时与A球相遇?

图1-6

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如图B-6所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝(图中用粗线表示),R1=4Ω、R2=8Ω(导轨其他部分电阻不计).导轨OAC的形状满足y=2sinx(单位:m).磁感应强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面.现有一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻.试求:
(1)外力F的最大值;
(2)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系.

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